分析用パワーセルダイアフラム材料

エネルギー危機や環境汚染などの国際的な問題がますます顕著になっているため、新エネルギー車は世界中のさまざまな国で活発な開発および促進プロジェクトになっています。リチウムイオン電池は、比較的優れた電力/エネルギー貯蔵電池として新エネルギー車に広く使用されています。

リチウムイオン電池は、主に正極材、負極材、膜、電解質で構成されています。ダイヤフラムは、リチウムイオン電池の4つの主要な原材料の1つです。ダイヤフラムは電子絶縁として機能し、正極と負極が直接接触するのを防ぎます。電解液中のリチウムイオンの自由な通過を許可します。同時に、ダイヤフラムはバッテリーの安全な動作を確保する上でも重要な役割を果たします。ダイヤフラム性能の長所と短所は、電池の内部抵抗、放電容量、リサイクル寿命、電池の安全性能に直接影響します。リチウム電池ダイアフラムは、4つの主要な材料の中で最も高い技術的障壁です。そのコスト比率は、正の材料に次ぐ、約10％から14％です。一部のハイエンドバッテリーでは、ダイヤフラムのコストが20％を占めています。

現在、市販されているリチウム電池ダイヤフラムは、主にポリエチレン（PE）とポリプロピレン（PP）を主成分とする微孔性ポリオレフィン膜です。このタイプのダイヤフラムは、その低コスト、優れた機械的特性、優れた化学的安定性、および電気化学的安定性により、リチウム電池ダイヤフラムで広く使用されています。実用的なアプリケーションには、単層PPまたはPEダイアフラム、2層PE / PP複合ダイアフラム、および3層PP / PE / PP複合ダイアフラムが含まれます。

リチウムイオン電池ダイヤフラムの製造方法は、主に乾電池と湿式の2つのカテゴリーに分けられます。乾式法は、ポリオレフィン樹脂を溶融、圧搾、およびブローして結晶性ポリマーフィルムにすることです。結晶化とアニーリングの後、高度に配向した多層構造が得られ、結晶表面は高温でさらに引き伸ばされ、結晶表面はストリッピングされて多孔質構造を形成します。フィルムの口径を大きくすることができます。相分離または熱相分離としても知られる湿式法は、液体炭化水素または低分子物質をポリオレフィン樹脂と混合し、加熱および溶融して均一な混合物を形成し、次に冷却して相を分離し、ダイアフラムを抑制します。融点近くまで加熱すると、二方向に伸びて分子鎖が配向し、最終的に一定時間熱を保持します。残留物の溶媒を揮発性物質で洗い流して、互いに通り抜ける微孔性膜を調製する。

乾式工程は比較的簡単ですが、開口部と気孔率を制御するのが難しく、製品を薄くするのが困難です。ウェットプロセスフィルムの開口部は小さくて均一な薄膜ですが、投資が大きく、プロセスが複雑です。新エネルギー車に必要なリチウムイオン電池は、大容量、高電圧、長サイクル性能、高安全性能、均一性能の長期安定出力、大出力の瞬時加速を実現する電池を必要とすることが多い。車。したがって、ダイヤフラムは、高い気孔率、良好な浸透、高強度、良好な熱寸法安定性、適切な熱閉鎖温度および高い熱溶融温度を有することが要求される。多孔性が高く、強度が高く、閉鎖温度が低いため、ウェットダイヤフラムは徐々にパワーセルの主流になりました。

現在、国内のダイヤフラムは主にミドルエンドおよびローエンド市場で使用されています。国内の高級リチウム電池セパレーター市場は、主に日本の旭化成、日本の東宝化学、日本のUBE、韓国のWスコープ、米国のセルガードなどの輸入メーカーによって占められています。

国内のダイヤフラム製品と海外とのギャップは原材料の大部分によるものであり、海外の有名なダイヤフラムメーカーは、原材料を製造するため、または原材料メーカーとダイヤフラム特殊材料を共同開発するために独自の特殊材料を持っています。ポリオレフィンダイヤフラムは、主に原材料の機械的性質、溶解性、分散性、清浄度などを必要とします。ダイヤフラムの製造に使用される基板は、比較的高分子量のポリオレフィン特殊材料に属しています。現在、輸入材料が依然として大きなシェアを占めており、国内材料の使用量は少ない。

セラニーズのTiconaは、リチウムダイアフラム製造用に、高い引張強度、化学的不活性、および低いメルトフローを備えた超高分子量ポリエチレンを導入しました。製品仕様は分子量5000万〜1億で、お客様のご要望に応じてカスタマイズできます。

ExxonMobil Chemical Co.、Ltd。は、東部燃焼化学用の特別なカスタムメイドのダイアフラム材料です。東燃焼化学自体の技術により、得られるダイヤフラムはリチウム電池の安全性と信頼性を効果的に向上させることができます。国際的な化学大手であるLyondellbasellも、湿式プロセスHDPE用のGX5028や乾式プロセスPP用のE4462など、中国への導入に成功しています。

中国の石油化学企業も、ポリオレフィン特殊材料の研究開発と生産において多くの成果を上げてきました。 2010年8月、Yangzi Petrochemical Companyが独自に開発した特殊ポリプロピレン材料であるPPH-F02-Hは、工業生産に成功しました。 2011年4月、China Petroleum Lanzhou Petrochemical Companyは、リチウム電池ダイアフラムの特殊材料であるL402の生産にも成功しました。 2012年7月、洛陽石油化学ポリプロピレン社は新開発のリチウム電池ダイヤフラム特殊材料F301Lの試作を行い、製品の主要な技術性能指標がユーザーの需要に応えました。 2012年9月、北部のHuajinは、ポリプロピレンF401ブランドのリチウムダイアフラム材料を改良し、リチウムダイアフラムの製造およびアプリケーション性能テストに合格しました。

さらに印象的なのは、2017年5月27日、Yangzi Petrochemicalがリチウムイオン電池ダイアフラム用の特殊ポリマー重量ポリエチレン製品である新しいYEV-4500のテストと製造に成功し、最近正式に販売を開始したことです。この新製品は国内のギャップを埋めます。輸入製品の独占を打ち破り、ヤンジ石油化学がハイエンドポリオレフィン分野で生み出したもう1つのブレークスルーです。

UHMWPEは、その優れた性能により、膜の高温溶融完全性（HTMI）を改善し、膜の破壊温度を大幅に上昇させることができます。 HTMIは、プラグインハイブリッド車の安全性を向上させるために不可欠です。同時に、それはまた、ダイヤフラムにより高い穿刺強度、より高い多孔性および機械的強度を与える。ハイエンドのリチウム電池ダイアフラムを製造するための理想的な原料です。

要するに、革命はまだ成功していません。仲間はまだ一生懸命働く必要があります。リチウム電池バリアの上流と下流の共同の努力により、この業界の現状はすぐに破られると私たちは信じています。

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